Quelle: ESA 28. Oktober 2022.

28. Oktober 2022 – Warum erzeugt das Licht im mittleren Infrarotbereich auf dem Bild des Mittelinfrarot-Instruments (MIRI) von Webb eine so düstere, unheimliche Stimmung? Interstellarer Staub hüllt die Szene ein. Und während das Licht im mittleren Infrarot besonders gut erkennen lässt, wo sich Staub befindet, sind die Sterne bei diesen Wellenlängen nicht hell genug, um sichtbar zu werden.

In dieser Region haben sich Tausende und Abertausende von Sternen gebildet. Das zeigt sich deutlich, wenn man das jüngste Bild der Nahinfrarotkamera (NIRCam) von Webb von diesem Objekt betrachtet. In der Ansicht von MIRI scheinen die meisten Sterne zu fehlen. Viele neu entstandene Sterne sind nicht mehr von ausreichend Staub umgeben, um im mittleren Infrarotlicht erkannt zu werden. Stattdessen beobachtet MIRI junge Sterne, die ihren staubigen „Umhang“ noch nicht abgelegt haben.

Das Licht im mittleren Infrarot eignet sich hervorragend zur Beobachtung von Gas und Staub bis ins kleinste Detail. Auch im Hintergrund ist dies unverkennbar. Die dichtesten Staubbereiche sind die dunkelsten Grautöne. Der rote Bereich an der Spitze, der ein unheimliches V bildet, wie eine Eule mit ausgebreiteten Flügeln, ist der Bereich, in dem der Staub diffus und kühler ist. Bemerkenswert ist, dass keine Hintergrundgalaxien zu sehen sind – das interstellare Medium im dichtesten Teil der Milchstraßenscheibe ist zu sehr mit Gas und Staub aufgebläht, als dass ihr entferntes Licht durchdringen könnte.

Wie groß ist diese Landschaft? Folgen Sie der obersten Säule und gehen Sie auf den leuchtend roten Stern, der wie ein Besenstiel aus der unteren Kante herausragt. Dieser Stern und sein staubiger Mantel sind größer als unser ganzes Sonnensystem.

Diese Szene wurde erstmals 1995 vom Hubble-Weltraumteleskop der NASA/ESA und 2014 erneut aufgenommen. Allerdings haben auch viele andere Observatorien von Weltrang, wie das Herschel-Teleskop der ESA, diese Region genau unter die Lupe genommen. Jedes moderne Instrument bietet den Forscher*innen verlockende neue Details über diese Region, die praktisch von Sternen nur so strotzt. Die Astronom*innen gewinnen mit jeder Beobachtung neue Informationen und gewinnen durch ihre laufenden Forschungen ein tieferes Verständnis für diese sternbildende Region. Jede Wellenlänge des Lichts und jedes moderne Instrument liefert weitaus präzisere Zählungen von Gas, Staub und Sternen, die den Forscher*innen Aufschluss über die Entstehung von Sternen geben. Dank der neuen MIRI-Aufnahme stehen den Astronom*innen nun höher aufgelöste Daten im mittleren Infrarot als je zuvor zur Verfügung. Sie werden die weitaus präziseren Staubmessungen analysieren, um ein vollständigeres dreidimensionales Bild dieser fernen Region zu erstellen.

Die Säulen der Schöpfung befinden sich innerhalb des riesigen Adlernebels, der 6.500 Lichtjahre entfernt ist.

Weitere Informationen
Das Webb-Teleskop ist das größte und leistungsstärkste Teleskop, das jemals ins All geschossen wurde. Im Rahmen eines internationalen Kooperationsabkommens war die ESA für den Start des Teleskops mit der Trägerrakete Ariane 5 zuständig. In Zusammenarbeit mit ihren Partnern war die ESA für die Entwicklung und Qualifizierung der Ariane-5-Anpassungen für die Webb-Mission sowie für die Beschaffung des Startdienstes durch Arianespace verantwortlich.

Die ESA stellte auch das Arbeitstier, den Spektrografen NIRSpec, und 50 % des Mittelinfrarot-Instruments MIRI zur Verfügung, das von einem Konsortium aus national finanzierten europäischen Einrichtungen (dem europäischen MIRI-Konsortium) in Zusammenarbeit mit JPL und der Universität von Arizona entwickelt und gebaut wurde.

Das Webb-Teleskop ist ein internationales Joint Venture zwischen der NASA, der ESA und der Canadian Space Agency (der kanadischen Raumfahrtbehörde CSA).

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• JWST – James Webb Space Telescope

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Ein Beitrag von Ralph-Mirko Richter. Quelle: ESO, Hubble Space Telescope.

Einige der in unserer Heimatgalaxie befindlichen schätzungsweise etwa 200 Milliarden Sterne sind mit einem Alter von über 13 Milliarden Jahren nur wenige hundert Millionen Jahre jünger als das Universum, dessen Alter von den Astronomen mit einem Wert von 13,8 Milliarden Jahren angegeben wird. Mit einem Alter von ‚lediglich‘ rund 4,6 Milliarden Jahren handelt es sich bei dem Zentralgestirn unseres Sonnensystems somit um einen noch verhältnismäßig jungen Stern, welcher gerade einmal die mittlere Phase seines Daseins erreicht hat. Andere Sterne der Milchstraße verfügen jedoch über ein noch deutlich geringeres Alter von nur wenigen Millionen Jahren. Diese Sterne haben sich erst vor kurzem in sogenannten Sternentstehungsgebieten entwickelt.

Bei einer dieser H-II-Regionen innerhalb unserer Galaxie handelt es sich um die Säulen der Schöpfung. Zusammen mit dem nahe gelegenen offenen Sternhaufen NGC 6611 bilden die aus dem Nebel herausragenden Strukturen die Sternentstehungsregion des Adlernebels Messier 16 (abgekürzt M 16), welcher sich in einer Entfernung von etwa 7.000 Lichtjahre zu unserem Sonnensystem im Sternbild Serpens Cauda – dem hinteren Teilbereich des Sternbildes „Schlange“ – befindet.

Die wohl bekannteste Abbildung der „Pillars of Creation“, so der englische Name dieser Struktur, wurde bereits vor etwas mehr als 20 Jahren am 1. April 1995 mit dem Weltraumteleskop Hubble angefertigt. Aufgrund des hohen Wiedererkennungswertes wurde diese Aufnahme schnell zu einem der allgemein bekanntesten Fotos des Hubble Space Telescope (abgekürzt HST). Seitdem fesseln diese Wolken aus interstellarer Materie, welche sich über Entfernungen von bis zu vier Lichtjahren erstrecken, sowohl die professionellen Wissenschaftler als auch interessierte Laien. Erst kürzlich wurden die „Säulen der Schöpfung“ anlässlich des 25jährigen Jubiläum des HST erneut abgebildet. Verschiedene der damit verbundenen Fotos finden Sie auf dieser Internetseite des Hubble-News-Center.

Diese Bok-Globulen sind ein klassisches Beispiel für langgestreckte Strukturen, welche sich in großen Gas- und Staubwolken herausbilden, in denen sich gerade neue Sterne bilden. Die erkennbaren säulenartige Gebilde entstehen dabei durch die intensive Ultraviolettstrahlung und den starken Sternwind, den noch realtiv junge und somit heiße Sterne der Spektralklassen O und B in das umgebende Weltall aussenden. Diese Einflüsse haben zur Folge, dass die im Allgemeinen nur dünnen Konzentrationen von interstellarer Materie auseinander getrieben werden.

Dichtere Ansammlungen von Gas und Staubpartikeln können diesen Kräften dagegen länger widerstehen. Hinter derartigen Staubkonzentrationen ist die Materie zudem vor der direkten Einstrahlung der Sterne geschützt. Sozusagen wie hinter einem Schutzschild bilden sich dabei faszinierende Formen wie Blasen, Bögen und dunkle Säulen. Letztere werden auch als „Elefantenrüssel“ (engl. „elephant trunks“) bezeichnet – säulenartige Gebilde, welche von den gerade erst entstandenen Sternen wegzeigen.

Die „Säulen der Schöpfung“ – erstmals in 3D
Jetzt ist es Astronomen von der Universitätssternwarte München, dem Exzellenzcluster Universe und der Europäischen Südsternwarte (ESO) erstmals gelungen, eine vollständige dreidimensionale Ansicht der „Säulen der Schöpfung“ zu erstellen. Hiefür verwendeten die beteiligten Wissenschaftler den Multi Unit Spectroscopic Explorer (kurz „MUSE“). Das MUSE-Instrument ist am Hauptteleskop Nummer 4 – dem Yepun-Teleskop – des Very Large Telescope (kurz „VLT“) am Pananal-Observatorium der Europäischen Südsternwarte (ESO) in den nordchilenischen Anden angebracht und hat den wissenschaftlichen Betrieb bereits im Jahr 2014 aufgenommen.

Das MUSE-Instrument hat mit seiner bisher unerreichten Detailschärfe den Astronomen durch die Betrachtung der räumlichen Anordnung der Strukturen zu neuen Erkenntnissen über die fortschreitende Auflösung der Säulen verholfen. Die neuen Beobachtungen zeigen dabei, wie sich die dortigen staubhaltigen Strukturen im Raum verteilen und machen zugleich viele bisher unbekannte Details sichtbar. Die Beobachtungsdaten verdeutlichen, dass das Ende der linken Säule auf unser Sonnensystem gerichtet ist und dabei zugleich auf einer weiteren Säule ’sitzt‘, welche sich – im Gegensatz zu den anderen Säulen – in Wirklichkeit hinter dem offenen Sternhaufen NGC 6611 befindet. Diese Säule empfängt dabei die meiste Strahlung der Sterne von NGC 6611. Aus diesem Grund erscheint sie heller als die anderen Säulen unten links, in der Mitte und rechts, deren Enden nicht direkt in ‚Richtung Erde‘ weisen.

Einflüsse auf die Sternentstehung
Durch die Untersuchung dieser Strukturen erhoffen sich die Astronomen ein besseres Verständnis dafür, wie die jungen O- und B-Sterne im Bereich des Sternhaufens NGC 6611 die Entstehung weiterer Sterne beeinflussen. Mehrere Studien haben in der Vergangenheit gezeigt, dass sich in dieser Staubwolke gerade verschiedene Protosterne bilden. Die Beobachtungsdaten von MUSE haben tatsächlich weitere Hinweise auf zwei gerade entstehende Sterne in der linken und in der mittleren Säule geliefert.

Des weiteren entdeckten die Astronomen in der mittleren Säule einen bislang unbekannten Materiestrom, welcher von einem jungen Stern ausgestoßen wird und der den Astronomen bei vorangegangenen Untersuchungen entgangen ist. Ob sich in der Umgebung der „Säulen der Schöpfung“ auch in Zukunft noch weitere Sterne bilden können, ist jedoch fraglich. Da die intensive Strahlung der bereits existierenden hellen Sterne das Säulenmaterial langsam aber sicher abträgt handelt es sich hierbei um einen Wettlauf gegen die Zeit.

Mit der Messung der Auflösungsrate der „Säulen der Schöpfung“ hat das MUSE-Instrument den Astronomen einen Zeitrahmen vorgegeben, ab dem die Säulen nicht mehr existieren werden. Über einen Zeitraum von einer Million Jahre gehen den Säulen etwa 70 Sonnenmassen verloren. Basierend auf ihrer gegenwärtigen Masse von rund 200 Sonnenmassen haben die „Säulen der Schöpfung“ somit noch eine Lebenserwartung von lediglich weiteren drei Millionen Jahren, was auf kosmischen Zeitskalen betrachtet nur einem kurzen Augenblick entspricht. Es scheint also, als wäre die Bezeichnung „Säulen der Zerstörung“ ein ebenso passender Name für dieses faszinierende kosmische Gebilde.

Die hier kurz vorgestellten Forschungsergebnisse wurden am 30. April 2015 von Anna Faye McLeod et al. unter dem Titel „The Pillars of Creation revisited with MUSE: gas kinematics and high-mass stellar feedback traced by optical spectroscopy“ in der Fachzeitschrift Monthly Notices of the Royal Astronomical Society publiziert.

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Fachartikel von A. F. McLeod et al.:

• The Pillars of Creation revisited with MUSE: gas kinematics and high-mass stellar feedback traced by optical spectroscopy (Volltext, 9,7 MB, engl.)

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